(57)【要約】  【課題】リニアコンプレッサーを冷蔵庫の冷凍システムに用いた場合、駆動周波数と共振周波数がズレて、効率が極端に低下する課題を解決する。  【解決手段】リニアコンプレッサー４のモーター１０へ駆動電圧及び駆動周波数をインバータ８により印加する構成において、モーター１０に流れる電流及び印加される電圧から力率を計算し、負荷状態検出手段１４からシステム負荷量を検出することにより、駆動周波数と機械系の共振周波数を一致させて、高効率で安定したシステムが提供できる。【選択図】図１
2005300098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝縮器、キャピラリチューブ、蒸発器、ピストンを往復運動させ冷媒を圧縮するリニアコンプレッサーとを環状に接続した冷凍サイクルと、前記リニアコンプレッサーのモーターを駆動するインバータと、前記インバータの１次側の交流電源と、前記交流電源を入力して直流電圧に変換して前記インバータに出力するコンバータと、前記モーターに流れる電流を検出する電流検知手段と、前記モーターに印加させる電圧を検出する電圧検知手段と、前記電流検知手段と前記電圧検知手段から電流と電圧の位相差を検出し力率を計算する力率判定手段と、前記力率判定手段からの情報を入力とする駆動条件決定手段と、前記冷凍サイクルの負荷状態を検出し前記駆動条件決定手段に情報を出力する負荷状態入力手段と、前記駆動条件決定手段で決定された駆動電圧及び駆動周波数で前記インバータをスイッチングするベースドライブ回路とを備えたことを特徴とする冷蔵庫。
【請求項２】
凝縮器、キャピラリチューブ、蒸発器、ピストンを往復運動させ冷媒を圧縮するリニアコンプレッサーとを環状に接続した冷凍サイクルと、前記リニアコンプレッサーのモーターを駆動するインバータと、前記インバータの１次側の交流電源と、前記交流電源を入力して直流電圧に変換して前記インバータに出力するコンバータと、前記モーターに流れる電流を検出する電流検知手段と、前記電流検知手段からの情報を入力し最小電流値を判定する最小電流判定手段と、前記電流判定手段からの情報を入力とする駆動条件決定手段と、前記冷凍サイクルの負荷状態を検出し前記駆動条件決定手段に情報を出力する負荷状態入力手段と、前記駆動条件決定手段で決定された駆動電圧及び駆動周波数で前記インバータをスイッチングするベースドライブ回路とを備えたことを特徴とする冷蔵庫。
【請求項３】
前記電流検知手段を前記インバータの直流電圧入力部の＋側及び−側の少なくとも一つの位置に配設したことを特徴とする請求項１または２に記載の冷蔵庫。
【請求項４】
前記電流検知手段としてシャント抵抗を挿入し、抵抗両端に発生する電圧値からモーターに流れる電流を推定することを特徴とする請求項３に記載の冷蔵庫。
【請求項５】
凝縮器、キャピラリチューブ、蒸発器、ピストンを往復運動させ冷媒を圧縮するリニアコンプレッサーとを環状に接続した冷凍サイクルと、前記リニアコンプレッサーのモーターを駆動するインバータと、前記インバータの１次側の交流電源と、前記交流電源を入力して直流電圧に変換して前記インバータに出力するコンバータと、前記交流電源の電力を検出する入力電力検知手段と、前記インバータから前記モーターに印加される電力を検出する出力電力検知手段と、前記入力電力検知手段と前記出力電力検知手段からの情報を入力とし効率を検出する効率判定手段と、前記効率判定手段からの情報を入力とする駆動条件決定手段と、前記冷凍サイクルの負荷状態を検出し前記駆動条件決定手段に情報を出力する負荷状態入力手段と、前記駆動条件決定手段で決定された駆動電圧及び駆動周波数で前記インバータをスイッチングするベースドライブ回路とを備えたことを特徴とする冷蔵庫。
【請求項６】
前記負荷状態入力手段が検出する冷凍サイクルの負荷状態を前記凝縮器の温度としたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
【請求項７】
前記負荷状態入力手段が検出する冷凍サイクルの負荷状態を前記蒸発器の温度としたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
【請求項８】
前記負荷状態入力手段が検出する冷凍サイクルの負荷状態を使用する冷蔵庫の庫内温度と設定温度の温度差としたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
【請求項９】
前記負荷状態入力手段が検出する冷凍サイクルの負荷状態を前記リニアコンプレッサーの吐出圧力としたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンを往復運動させ、冷媒を圧縮するリニアコンプレッサーの駆動装置を有する冷蔵庫に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のリニアコンプレッサーとしては、そのリニアモーターを圧力状態により可変駆動させるもの（例えば、特許文献１参照）がある。
【０００３】
以下、図面を参照しながら上記従来のリニアコンプレッサーを説明する。
【０００４】
図１５は、従来のリニアコンプレッサーの圧力制御装置のブロック図である。
【０００５】
図１５に示す様に、圧力指令発生器１０１は、第１加算増幅器１０２に圧力の指令を与え、第１加算増幅器１０２は圧力指令と圧力検出器１１２が検出する圧力値を加算増幅して誤差信号を発生し、これを第２加算増幅器１０３で周波数信号発生器１０４が発生する周波数信号と加算増幅してパルス信号発生器１０５に出力する。
【０００６】
パルス信号発生器１０５は、第２加算増幅器１０３が出力する信号をもとにパルス信号を発生して電力制御器１０６に与える。電力制御器１０６は、パルス信号発生器１０５の発生する信号を元に交流電源１０７が供給する電力を用いてリニアモーター１０８を駆動する。
【０００７】
コンプレッサー１０９は、圧力槽１１０で冷媒を吸入圧縮、吐出を行なう。圧力検出器１１２は、圧力槽１１０から吐出される冷媒の圧力を検出して、第１加算増幅器１０２に信号出力する。
【０００８】
このように圧力指令発生器１０１が指示する圧力と、圧力検出器１１２が検出する圧力槽１１０の圧力とに偏差が生じた時、第２加算増幅器１０３がパルス信号発生器１０５に与える信号出力を制御することによって、リニアコンプレッサー１１１を動作させるものである。
【特許文献１】実開平２−１４５６７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の構成は、電源装置からリニアコンプレッサーの巻き線に一定の周波数の電圧を印加していたので、冷蔵庫等の冷凍サイクルに用いた場合、負荷条件の変化などで、ガスばねの定数が変化して、実際の駆動周波数と共振周波数との間にズレが生じ、効率が極端に低下するという欠点があった。
【００１０】
本発明は従来の課題を解決するもので、負荷条件の変化などによりガスばねの定数が変化しても、常に機械系の共振周波数に一致させるリニアコンプレッサーの駆動装置を有した冷蔵庫を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の冷蔵庫は、凝縮器、キャピラリチューブ、蒸発器、ピストンを往復運動させ冷媒を圧縮するリニアコンプレッサーとを環状に接続した冷凍サイクルと、前記リニアコンプレッサーのモーターを駆動するインバータと、前記インバータの１次側の交流電源と、前記交流電源を入力して直流電圧に変換して前記インバータに出力するコンバータと、前記モーターに流れる電流を検出する電流検知手段と、前記モーターに印加させる電圧を検出する電圧検出手段と、前記電流検知手段と前記電圧検知手段から電流と電圧の位相差を検出し力率を計算する力率判定手段と、前記力率判定手段からの情報を入力とする駆動条件決定手段と、前記冷凍サイクルの負荷状態を検出し前記駆動条件決定手段に情報を出力する負荷状態入力手段と、前記駆動条件決定手段で決定された駆動電圧及び駆動周波数で前記インバータをスイッチングするベースドライブ回路とを備えたものであり、モーターに流れる電流及び電圧の位相差から計算される力率と、負荷状態入力手段で検出された負荷状態によって、モーターの駆動電圧及び駆動周波数を変更して駆動することで、リニアコンプレッサーを常に機械系の共振周波数で運転して、冷凍システムの高効率を可能にする。
【００１２】
また、別の本発明の冷蔵庫は、凝縮器、キャピラリチューブ、蒸発器、ピストンを往復運動させ冷媒を圧縮するリニアコンプレッサーとを環状に接続した冷凍サイクルと、前記リニアコンプレッサーのモーターを駆動するインバータと、前記インバータの１次側の交流電源と、前記交流電源を入力して直流電圧に変換して前記インバータに出力するコンバータと、前記モーターに流れる電流を検出する電流検知手段と、前記電流検知手段からの情報を入力し最小電流値を判定する最小電流判定手段と、前記電流判定手段からの情報を入力とする駆動条件決定手段と、前記冷凍サイクルの負荷状態を検出し前記駆動条件決定手段に情報を出力する負荷状態入力手段と、前記駆動条件決定手段で決定された駆動電圧及び駆動周波数で前記インバータをスイッチングするベースドライブ回路とを備えたものであり、モーター電流を最小にすることと、負荷状態入力手段で検出された負荷状態によって、モーターの駆動電圧及び駆動周波数を変更して駆動することで、リニアコンプレッサーを常に機械系の共振周波数で運転して、冷凍システムの高効率を可能にする。
【００１３】
また、さらに別の本発明の冷蔵庫は、凝縮器、キャピラリチューブ、蒸発器、ピストンを往復運動させ冷媒を圧縮するリニアコンプレッサーとを環状に接続した冷凍サイクルと、前記リニアコンプレッサーのモーターを駆動するインバータと、前記インバータの１次側の交流電源と、前記交流電源を入力して直流電圧に変換して前記インバータに出力するコンバータと、前記交流電源の電力を検出する入力電力検知手段と、前記インバータから前記モーターに印加される電力を検出する出力電力検知手段と、前記入力電力検知手段と前記出力電力検知手段からの情報を入力とし効率を検出する効率判定手段と、前記効率判定手段からの情報を入力とする駆動条件決定手段と、前記冷凍サイクルの負荷状態を検出し前記駆動条件決定手段に情報を出力する負荷状態入力手段と、前記駆動条件決定手段で決定された駆動電圧及び駆動周波数で前記インバータをスイッチングするベースドライブ回路とを備えたものであり、インバータの入力及び出力から計算される効率と、負荷状態入力手段で検出された負荷状態によって、モーターの駆動電圧及び駆動周波数を変更して駆動することで、リニアコンプレッサーを常に機械系の共振周波数で運転して、冷凍システムの高効率を可能にする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、モーターの力率を最大とする様に駆動周波数を増加、現状維持、または減少させることができ、共振周波数と一致した運転が行なえるので、高効率な冷凍システムを提供できるという効果がある。
【００１５】
また、別の本発明は、モーター電流を最小とする様に駆動周波数を増加、現状維持、または減少させることができ、共振周波数と一致した運転が行なえるので、複雑な演算処理を行なわずにモーター電流の検出のみで、高効率な冷凍システムを提供できるという効果がある。
【００１６】
また、さらに別の本発明は、システムの効率を最大とする様に駆動周波数を増加、現状維持、または減少させることができ、共振周波数と一致した運転が行なえるので、高効率な冷凍システムを高精度で提供できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の請求項１に記載の冷蔵庫の発明は、凝縮器、キャピラリチューブ、蒸発器、ピストンを往復運動させ冷媒を圧縮するリニアコンプレッサーとを環状に接続した冷凍サイクルと、前記リニアコンプレッサーのモーターを駆動するインバータと、前記インバータの１次側の交流電源と、前記交流電源を入力して直流電圧に変換して前記インバータに出力するコンバータと、前記モーターに流れる電流を検出する電流検知手段と、前記モーターに印加させる電圧を検出する電圧検出手段と、前記電流検知手段と前記電圧検知手段から電流と電圧の位相差を検出し力率を計算する力率判定手段と、前記力率判定手段からの情報を入力とする駆動条件決定手段と、前記冷凍サイクルの負荷状態を検出し前記駆動条件決定手段に情報を出力する負荷状態入力手段と、前記駆動条件決定手段で決定された駆動電圧及び駆動周波数で前記インバータをスイッチングするベースドライブ回路とを備えたものであり、モーターに流れる電流及び電圧の位相差から計算される力率と、負荷状態入力手段で検出された負荷状態によって、モーターの駆動電圧及び駆動周波数を変更して駆動することで、リニアコンプレッサーを常に機械系の共振周波数で運転して、冷凍システムの高効率を可能にする。したがって、モーターの力率を最大とする様に駆動周波数を増加、現状維持、または減少させることができ、共振周波数と一致した運転が行なえるので、高効率な冷凍システムを提供できるという効果がある。
【００１８】
請求項２に記載の冷蔵庫の発明は、凝縮器、キャピラリチューブ、蒸発器、ピストンを往復運動させ冷媒を圧縮するリニアコンプレッサーとを環状に接続した冷凍サイクルと、前記リニアコンプレッサーのモーターを駆動するインバータと、前記インバータの１次側の交流電源と、前記交流電源を入力して直流電圧に変換して前記インバータに出力するコンバータと、前記モーターに流れる電流を検出する電流検知手段と、前記電流検知手段からの情報を入力し最小電流値を判定する最小電流判定手段と、前記電流判定手段からの情報を入力とする駆動条件決定手段と、前記冷凍サイクルの負荷状態を検出し前記駆動条件決定手段に情報を出力する負荷状態入力手段と、前記駆動条件決定手段で決定された駆動電圧及び駆動周波数で前記インバータをスイッチングするベースドライブ回路とを備えたものであり、モーター電流を最小にすることと、負荷状態入力手段で検出された負荷状態によって、モーターの駆動電圧及び駆動周波数を変更して駆動することで、リニアコンプレッサーを常に機械系の共振周波数で運転して、冷凍システムの高効率を可能にする。したがって、モーター電流を最小とする様に駆動周波数を増加、現状維持、または減少させることができ、共振周波数と一致した運転が行なえるので、複雑な演算処理を行なわずにモーター電流の検出のみで、高効率な冷凍システムを提供できるという効果がある。
【００１９】
請求項３に記載の冷蔵庫の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記電流検知手段を前記インバータの直流電圧入力部の＋側及び−側の少なくとも一つの位置に配設したものであり、複雑な交流波形のモーター電流を扱いの容易な直流成分として処理できる。したがって、直流電流成分からモーター電流を推定することができ、安価な方法で電流検出が可能となり、低コスト化を可能にできるという効果がある。
【００２０】
請求項４に記載の冷蔵庫の発明は、請求項３に記載の発明において、前記電流検知手段としてシャント抵抗を挿入し、抵抗両端に発生する電圧値からモーターに流れる電流を推定するものであり、電流値に比例した電圧値でモーター電流を検出できる。したがって、モーター電流の検出を安価な抵抗と簡単な検出回路で構成することができ、スペース面からも小さくすることができるので、更なる低コスト化が可能にできるという効果がある。
【００２１】
請求項５に記載の冷蔵庫の発明は、凝縮器、キャピラリチューブ、蒸発器、ピストンを往復運動させ冷媒を圧縮するリニアコンプレッサーとを環状に接続した冷凍サイクルと、前記リニアコンプレッサーのモーターを駆動するインバータと、前記インバータの１次側の交流電源と、前記交流電源を入力して直流電圧に変換して前記インバータに出力するコンバータと、前記交流電源の電力を検出する入力電力検知手段と、前記インバータから前記モーターに印加される電力を検出する出力電力検知手段と、前記入力電力検知手段と前記出力電力検知手段からの情報を入力とし効率を検出する効率判定手段と、前記効率判定手段からの情報を入力とする駆動条件決定手段と、前記冷凍サイクルの負荷状態を検出し前記駆動条件決定手段に情報を出力する負荷状態入力手段と、前記駆動条件決定手段で決定された駆動電圧及び駆動周波数で前記インバータをスイッチングするベースドライブ回路とを備えたものであり、インバータの入力及び出力から計算される効率と、負荷状態入力手段で検出された負荷状態によって、モーターの駆動電圧及び駆動周波数を変更して駆動することで、リニアコンプレッサーを常に機械系の共振周波数で運転して、冷凍システムの高効率を可能にする。したがって、システムの効率を最大とする様に駆動周波数を増加、現状維持、または減少させることができ、共振周波数と一致した運転が行なえるので、高効率な冷凍システムを高精度で提供できるという効果がある。
【００２２】
請求項６に記載の冷蔵庫の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発明において、前記負荷状態入力手段が検出する冷凍サイクルの負荷状態を前記凝縮器の温度としたものであり、冷凍システムの負荷状態を検出した凝縮温度と予め決められた基準温度とで比較判断し、その偏差によりモーターの駆動電圧及び駆動周波数を変更することで、最適な運転ができる。したがって、高精度で駆動周波数と共振周波数の一致を図ることができ、大幅なシステムの効率アップが提供できるという効果がある。
【００２３】
請求項７に記載の冷蔵庫の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発明において、前記負荷状態入力手段が検出する冷凍サイクルの負荷状態を前記蒸発器の温度としたものであり、冷凍システムの負荷状態を検出した蒸発温度と予め決められた基準温度と比較判断し、その偏差によりモーターの駆動電圧及び駆動周波数を変更することで、最適な運転ができる。したがって、高精度で駆動周波数と共振周波数の一致を図ることができ、大幅なシステムの効率アップが提供できるという効果がある。
【００２４】
請求項８に記載の冷蔵庫の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発明において、前記負荷状態入力手段が検出する冷凍サイクルの負荷状態を使用する冷蔵庫の庫内温度と設定温度の温度差としたものであり、冷凍システムの負荷状態を検出したその温度差と予め決められた基準温度差とで比較判断し、その偏差によりモーターの駆動電圧及び駆動周波数を変更することで、最適な運転ができる。したがって、高精度で駆動周波数と共振周波数の一致を図ることができ、大幅なシステムの効率アップが提供できるという効果がある。
【００２５】
請求項９に記載の冷蔵庫の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発明において、前記負荷状態入力手段が検出する冷凍サイクルの負荷状態を前記リニアコンプレッサーの吐出圧力としたものであり、冷凍システムの負荷状態を検出した吐出圧力と予め決められた基準圧力とで比較判断し、その偏差によりモーターの駆動電圧及び駆動周波数を変更することで、最適な運転ができる。したがって、高精度で駆動周波数と共振周波数の一致を図ることができ、大幅なシステムの効率アップが提供できるという効果がある。
【００２６】
以下、本発明による実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２７】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１による冷蔵庫の構成を示すブロック図である。図２は、同実施の形態１による冷蔵庫のリニアコンプレッサーの駆動制御フローを示した図である。図３は、同実施の形態１による駆動周波数に対する力率の特性図である。
【００２８】
図１において、１は冷蔵庫内に配設された蒸発器であって、キャピラリチューブ２、凝縮器３、リニアコンプレッサー４と順次環状に接続し、リニアコンプレッサー４で圧縮・吸入される冷媒を循環させて冷凍サイクルを形成する。
【００２９】
交流電源５は、日本の一般家庭の場合、１００Ｖの５０Ｈｚまたは６０Ｈｚが一般的に使用されている。コンバータ６は、交流電源５の交流電圧を直流電圧に変換する。また電解コンデンサ７は、コンバータ６の正電圧出力と負電圧出力に接続され、整流された電圧を平滑して直流電圧を得る。
【００３０】
インバータ８は、コンバータ６の直流電圧出力を入力として任意電圧、任意周波数の二相交流に変換する。インバータ８は、トランジスタ、ＦＥＴ、ＩＧＢＴなどのスイッチング素子９ａ〜ｄを各々二相ブリッジ接続しており、また各々のスイッチング素子９ａ〜ｄには並列に高速ダイオード９ｅ〜ｈが接続されている。高速ダイオード９ｅ〜ｈはスイッチング素子９ａ〜ｄがオフした時の環流電流を流す働きをする。
【００３１】
リニアコンプレッサー４の内部にあるモーター１０は、インバータ８の二相交流出力で駆動され、ピストンを往復運動させ冷媒を圧縮・吸入する。モーター１０に流れる電流を検出する電流検知手段１１は、インバータ８の出力とモーター１０が接続された間のモーター電流を測定する。モーター１０の両端にかかる電圧を検出する電圧検知手段１２は、モーター電圧を測定する。電流検知手段１１と電圧検知手段１２の検出結果を入力する力率判定手段１３は、検出された電流及び電圧の位相差から力率を演算処理する。
【００３２】
冷凍サイクルの負荷状態を検出する負荷状態入力手段１４は、リニアコンプレッサー４への要求運転能力を決定する。力率判定手段１３及び負荷状態入力手段１４からの信号を入力し演算する駆動条件決定手段１５は、その演算結果に応じてベースドライブ回路１６の駆動を制御する。ベースドライブ回路１６からは所定の電圧及び周波数の信号をインバータ８に供給し、モーター１０は指示された電圧と周波数で運転される。
【００３３】
以上のように構成された冷蔵庫について、図２の制御フロー及び図３の特性図を用いて以下その動作を説明する。
【００３４】
まずステップ１で電源が投入され、ステップ２において予め決められた起動時条件の駆動電圧及び駆動周波数でモーター１０が運転される。次にステップ３で電流検知手段１１によりモーター電流が、ステップ４では電圧検知手段１２によりモーター電圧がそれぞれ検出される。
【００３５】
ステップ５では、検出したモーター１０の電流及び電圧から力率判定手段１３において、位相差を演算し力率を算出する。そして力率が最大であるか否か判定し、最大であれば論理をステップ６へ進めて駆動周波数を維持し、そうでなければステップ９へ論理を進める。
【００３６】
次にステップ７で、冷凍サイクルの負荷状態を負荷状態入力手段１４で検出し、ステップ８では、検出した負荷状態により駆動周波数を増減させる方向を決定する。そしてステップ９で、ステップ５で演算された力率結果を加味して、具体的な駆動周波数を決定し論理をステップ５に進める。
【００３７】
このステップ３からステップ９で行なう制御は、駆動周波数を変動させて力率が最大となる点（共振周波数ｆ0 ）を探し出すものである。すなわち駆動周波数と力率との間には、実験的に見出した図３に示す様な特性があり、これを利用して共振周波数と駆動周波数を一致させる。
【００３８】
次にステップ１０では再度、冷凍サイクルの負荷状態を負荷状態入力手段１４で検出し、ステップ１１及び１２で冷凍能力を制御するためにモーター１０駆動電圧を決定し、論理をステップ３及びステップ７へ戻す。
【００３９】
このようにすることにより、モーター１０の力率が最大であること、負荷状態入力手段１４から冷凍サイクルの負荷状態を検出することで、モーター１０の駆動周波数が共振周波数に保持され、負荷が変動しても冷凍システムの効率を低下させないことができる。
【００４０】
以上のように本実施の形態の冷蔵庫は、電流検出手段１１と電圧検出手段１２からモーター１０の電流及び電圧を検出し、力率判定手段１３で演算する力率が最大となるように駆動周波数を変動させることにより、冷凍システムの高効率な運転が可能にできる。
【００４１】
（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２による冷蔵庫の構成を示すブロック図である。図５は、同実施の形態２による冷蔵庫のリニアコンプレッサーの駆動制御フローを示した図である。図６は、同実施の形態２による駆動周波数に対するモーター電流の特性図である。
【００４２】
図４において、図１に示した実施の形態１と同一構成については、同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００４３】
最小電流判定手段１７が、電流検知手段１１で測定されたモーター電流を入力し、電流値が最小であるかを判断する。そして、駆動条件決定手段１５へ最小電流判定手段１７及び負荷状態入力手段１４からの信号を入力して、その演算結果に応じてベースドライブ回路１６の駆動を制御する。
【００４４】
以上のように構成された冷蔵庫について、図５の制御フロー及び図６の特性図を用いて以下その動作を説明する。
【００４５】
まずステップ１３で電源が投入され、ステップ１４において予め決められた起動時条件の駆動電圧及び駆動周波数でモーター１０が運転される。次にステップ１５で電流検知手段１１によりモーター電流が検出される。
【００４６】
ステップ１６では、検出したモーター１０の電流が最小であるか否か判定し、最小であれば論理をステップ１７へ進めて駆動周波数を維持し、そうでなければステップ２０へ論理を進める。
【００４７】
次にステップ１８で冷凍サイクルの負荷状態を負荷状態入力手段１４で検出し、ステップ１９は検出した負荷状態により駆動周波数を増減させる方向を決定する。そしてステップ２０で、ステップ１６で判定された結果を加味して、具体的な駆動周波数を決定し論理をステップ１６に進める。
【００４８】
このステップ１５からステップ２０で行なう制御は、駆動周波数を変動させてモーター電流が最小となる点（共振周波数ｆ0 ）を探し出すものである。すなわち駆動周波数とモーター電流との間には、実験的に見出した図６に示す様な特性があり、これを利用して共振周波数と駆動周波数を一致させる。
【００４９】
次にステップ２１では再度、冷凍サイクルの負荷状態を負荷状態入力手段１４で検出し、ステップ２２及び２３で冷凍能力を制御するためにモーター１０駆動電圧を決定し、論理をステップ１５及びステップ１８へ戻す。
【００５０】
このようにすることにより、モーター１０のモーター電流が最小であること、負荷状態入力手段１４から冷凍サイクルの負荷状態を検出することで、モーター１０の駆動周波数が共振周波数に保持され、負荷が変動しても冷凍システムの効率を低下させないことができる。
【００５１】
以上のように本実施の形態の冷蔵庫は、電流検出手段１１からモーター１０の電流を検出し、最小電流判定手段１７で判定したモーター電流が最小となるように駆動周波数を変動させることにより、電流検知のみで冷凍システムの高効率な運転が可能にできる。
【００５２】
（実施の形態３）
図７は本発明の実施の形態３による冷蔵庫の構成を示す主要ブロック図である。
【００５３】
図７において、図１〜６に示した実施の形態１〜２と同一構成については、同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００５４】
本実施の形態は、実施の形態１〜２におけるモーター電流を検出する電流検知手段１１の検出位置を、インバータ８の直流電圧入力部の−側としたものである。ここでは−側としたが、直流電圧入力部の＋側としても良い。
【００５５】
このようにすることにより、モーター電流の複雑な交流波形とインバータ直流電流に相関があることから、モーター電流を直流電流成分として扱うことができる。
【００５６】
以上のように本実施の形態の冷蔵庫は、モーター電流を電流検知手段１１によりインバータ８の直流電圧入力部から検出することにしたことにより、ＣＴセンサーのような高価なものは不要となり、安価で性能のよい電流検出が可能となる。
【００５７】
また、電流検知手段１１として、セメント、炭素皮膜、金属酸化物皮膜などで構成されるシャント抵抗とすることにより、モーター電流に比例した電圧値で検出することができるので、検出回路が簡単になり、更に安価な電流検出が可能にできる。
【００５８】
（実施の形態４）
図８は本発明の実施の形態４による冷蔵庫の構成を示すブロック図である。図９は、同実施の形態４による冷蔵庫のリニアコンプレッサーの駆動制御フローを示した図である。図１０は、同実施の形態４による駆動周波数に対する効率の特性図である。
【００５９】
図８において、図１〜６に示した実施の形態１〜２と同一構成については、同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００６０】
交流電源５から供給される入力電源を検出する入力電力検知手段１８は、交流電源５とコンバータ６の間に接続され入力電力を測定する。インバータ８からモーター１０へ印加する出力を検出する出力電力検知手段１９は、モーター１０に接続され出力電力（モーターへの入力電力）を測定する。入力電力検知手段１８と出力電力検知手段１９の検出結果を入力する効率判定手段２０は、検出された入力及び出力から効率すなわちＣＯＰ（出力／入力）を演算処理して求める。そして、駆動条件決定手段１５へ効率判定手段２０及び負荷状態入力手段１４からの信号を入力して、その演算結果に応じてベースドライブ回路１６の駆動を制御する。
【００６１】
以上のように構成された冷蔵庫について、図９の制御フロー及び図１０の特性図を用いて以下その動作を説明する。
【００６２】
まずステップ２４で電源が投入され、ステップ２５において予め決められた起動時条件の駆動電圧及び駆動周波数でモーター１０が運転される。次にステップ２６で入力電力検知手段１８により入力電力が、ステップ２７では出力電力検知手段１９により出力電力がそれぞれ検出される。
【００６３】
ステツプ２８では、検出した入力電力及び出力電力から効率判定手段２０において、ＣＯＰ（出力／入力）を演算し効率を算出する。そして効率が最大であるか否か判定し、最大であれば論理をステップ２９へ進めて駆動周波数を維持し、そうでなければステップ３２へ論理を進める。
【００６４】
次にステップ３０で冷凍サイクルの負荷状態を負荷状態入力手段１４で検出し、ステップ３１では検出した負荷状態により駆動周波数を増減させる方向を決定する。そしてステップ３２で、ステップ２８で演算された効率結果を加味して、具体的な駆動周波数を決定し論理をステップ２８に進める。
【００６５】
このステップ２６からステップ３２で行なう制御は、駆動周波数を変動させて効率が最大となる点（共振周波数ｆ0 ）を探し出すものである。すなわち駆動周波数と効率との間には、実験的に見出した図１０に示す様な特性があり、これを利用して共振周波数と駆動周波数を一致させる。
【００６６】
次にステップ３３では再度、冷凍サイクルの負荷状態を負荷状態入力手段１４で検出し、ステップ３４及び３５で冷凍能力を制御するためにモーター１０駆動電圧を決定し、論理をステップ２６及びステップ３０へ戻す。
【００６７】
このようにすることにより、制御装置の効率が最大であること、負荷状態入力手段１４から冷凍サイクルの負荷状態を検出することで、モーター１０の駆動周波数が共振周波数に保持され、負荷が変動しても冷凍システムの効率を低下させないことができる。
【００６８】
以上のように本実施の形態の冷蔵庫は、入力電力検知手段１８と出力電力検知手段１９からシステムの入力電力及び出力電力を検出し、効率判定手段２０で演算する効率が最大となるように駆動周波数を変動させることにより、冷凍システムの高効率な運転が高精度で可能にできる。
【００６９】
（実施の形態５）
図１１は本発明の実施の形態５による冷蔵庫の凝縮器温度に対する共振周波数の特性図である。図１２は同実施の形態５による蒸発器温度に対する共振周波数の特性図である。図１３は同実施の形態５による冷蔵庫庫内温度と設定温度との温度差に対する共振周波数の特性図である。図１４は同実施の形態５によるリニアコンプレッサーの吐出圧力に対する共振周波数の特性図である。
【００７０】
本実施の形態は、実施の形態１〜４における負荷状態入力手段１４が検出する冷凍サイクルの負荷状態を凝縮器３の温度としたものであり、図１〜１０に示した実施の形態１〜４と同一構成については、同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００７１】
凝縮器３の温度とその時のリニアコンプレッサー４の共振周波数には、図１１に示す様な特性があることを実験的に見出した。すなわち、予め決定した基準温度Ｔ1 よりも凝縮器３の温度が高ければ、共振周波数は＋方向へ移行する。逆に、基準温度Ｔ1 よりも凝縮器３の温度が低ければ、共振周波数は一方向へ移行する。
【００７２】
従ってこの特性を利用し、負荷状態判定ステップから駆動周波数を△ｆ増減させるステップにおいて、具体的に＋又は−のどの方向に駆動周波数を変化させるかを知ることができる。
【００７３】
以上のように本実施の形態の冷蔵庫は、凝縮器３の温度により冷凍システムの負荷状態を検出することにしたことにより、凝縮器温度のみで駆動周波数を共振周波数に一致させるための移行方向が判り、短時間でシステムが安定できる。
【００７４】
また、図１２に示す様に、蒸発器１の温度とその時のリニアコンプレッサー４の共振周波数には、予め決定した基準温度Ｔ2 よりも蒸発器１の温度が高ければ、共振周波数は＋方向へ移行し、逆に、基準温度Ｔ2 よりも蒸発器１の温度が低ければ、共振周波数は−方向へ移行することを実験的に見出した。従って、蒸発器１の温度により冷凍システムの負荷状態を検出することで、蒸発器温度のみで駆動周波数を共振周波数に一致させるための移行方向が判り、短時間でシステムを安定させることができる。
【００７５】
また、図１３に示す様に、冷蔵庫庫内温度と設定温度との温度差とその時のリニアコンプレッサー４の共振周波数には、予め決定した基準温度差△Ｔ0 よりも温度差が大きければ、共振周波数は＋方向へ移行し、逆に、基準温度差△Ｔ0 よりも温度差が小さければ、共振周波数は−方向へ移行することを実験的に見出した。従って、冷蔵庫庫内温度と設定温度との温度差により冷凍システムの負荷状態を検出することで、更に精度良く駆動周波数を共振周波数に一致させることができ、システム安定時間も大幅に短縮することができる。
【００７６】
また、図１４に示す様に、リニアコンプレッサー４の吐出圧力とその時のリニアコンプレッサー４の共振周波数には、予め決定した基準圧力Ｐ0 よりも吐出圧力が大きければ、共振周波数は＋方向へ移行し、逆に、基準圧力Ｐ0 よりも吐出圧力が小さければ、共振周波数は−方向へ移行することを実験的に見出した。従って、リニアコンプレッサー４の吐出圧力により冷凍システムの負荷状態を検出することで、温度検出よりも高い精度で駆動周波数を共振周波数に一致させるための移行方向が判り、短時問でシステムを安定させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
以上のように本発明は、機械系の共振周波数に一致したリニアコンプレッサーの運転が行なえるので、冷凍サイクルの圧縮機にリニアコンプレッサーを用いた高効率な冷凍システムが必要とされる用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施の形態１による冷蔵庫の構成を示すブロック図
【図２】同実施の形態１による冷蔵庫のリニアコンプレッサーの駆動制御フローチャート
【図３】同実施の形態１による駆動周波数に対する力率の関係を示す特性図
【図４】本発明の実施の形態２による冷蔵庫の構成を示すブロック図
【図５】同実施の形態２による冷蔵庫のリニアコンプレッサーの駆動制御フローチャート
【図６】同実施の形態２による駆動周波数に対するモーター電流の関係を示す特性図
【図７】本発明の実施の形態３による冷蔵庫の構成を示す要部ブロック図
【図８】本発明の実施の形態４による冷蔵庫の構成を示すブロック図
【図９】同実施の形態４による冷蔵庫のリニアコンプレッサーの駆動制御フローチャート
【図１０】同実施の形態４による駆動周波数に対する効率の関係を示す特性図
【図１１】本発明の実施の形態５による冷蔵庫の凝縮器温度に対する共振周波数の関係を示す特性図
【図１２】同実施の形態５による蒸発器温度に対する共振周波数の関係を示す特性図
【図１３】同実施の形態５による冷蔵庫庫内温度と設定温度との温度差に対する共振周波数の関係を示す特性図
【図１４】同実施の形態５によるリニアコンプレッサーの吐出圧力に対する共振周波数の関係を示す特性図
【図１５】従来のリニアコンプレッサーの圧力制御装置のブロック図
【符号の説明】
【００７９】
１    商用電源
２    キャピラリチューブ
３    凝縮器
４    リニアコンプレッサー
５    交流電源
６    コンバータ
７    電解コンデンサ
８    インバータ
１０  モーター
１１  電流検知手段
１２  電圧検知手段
１３  力率判定手段
１４  負荷状態入力手段
１５  駆動条件決定手段
１６  ベースドライブ回路
１７  最小電流判定手段
１８  入力電力検知手段
１９  出力電力検知手段
２０  効率判定手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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